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MATERIALES CONDUCTORES Un conductor eléctrico es un material que ofrece poca resistencia al paso de la electricidad. Características de material conductor Las Principales propiedades y características de los materiales conductores son: 1. 2. 3. 4. 5.

Conductividad eléctrica (Resistividad eléctrica). Coeficiente térmico de resistividad. Conductividad térmica. Fuerza electromotriz. Resistencia mecánica.

Un material es conductor cuando puede desempeñar esa función en un circuito, independiente del valor de su conductividad. Los conductores en general pueden clasificarse en: metálicos, electrolíticos y gaseosos. En los conductores metálicos la conducción es electrónica, esdecir, los portadores de cargas son electrones libres. Pertenecen a este grupo los metales y aleaciones. Se suele hablar en estos casos de conducción metálica. En los conductores electrolíticos la conducción es iónica; pertenecen a este grupo los llamados electrolitos, es decir, los ácidos (bases o sales, disueltos o fundidos). Las moléculas de estas sustancias, cuando se disuelven o funden, de disocian total o parcialmente formando iones positivos o negativos, y estos iones son portadores de cargas. En estos casos, el paso de la corriente eléctrica corresponde a un desplazamiento de material, y viene acompañada de una reacción química. En los conductores metálicos la electricidad circula a través de la materia, mientras que en los conductores electrolitos circula con la materia. Los gases pertenecen a un tercer grupo de conductores, los conductores gaseosos; en estado normal, los gases no son conductores, pero pueden convertirse relativamente en buenos conductores cuándo están ionizados. Normalmente no se utilizan los gases para conducir corriente, salvo en casos muy especiales. La conducción a través de los gases no cumple con la Ley de Ohm. El cobre es un buen conductor. La razón es evidente si se tiene en cuenta su estructura atómica, como se ve en la figura adjunta. El núcleo o centro del átomo contiene 29 protones (cargas positivas). Cuando un átomo de cobre tiene una carga neutra, 29 electrones (cargas negativas) circulan alrededor del núcleo, como los planetas alrededor del Sol. ATOMOS DE COBRE PROPIEDADES ELECTRICAS Una propiedad común a prácticamente todos los materiales, es la de permitir, en algún grado, la conducción de la corrienteeléctrica, pero así como algunos materiales son buenos conductores, otros son malos conductores de dicha corriente.

APLICACIONES * Conducir la electricidad de un punto a otro (pasar electrones a través del conductor; los electrones fluyen debido a la diferencia de potencial). * Establecer una diferencia de potencial entre un punto A y B. * Crear campos electromagnéticos (como en las bobinas y electroimanes). * Modificar el voltaje (con el uso de transformadores). * Crear resistencias (con el uso de conductores no muy conductivos). MATERIALES SEMICONDUCTORES CARACTERISTICAS ATOMICAS Estos materiales se comportan como aislantes a bajas temperaturas pero a temperaturas más altas se comportan como conductores. La razón de esto es que los electrones de valencia están ligeramente ligados a sus respectivos núcleos atómicos, pero no lo suficiente, pues al añadir energía elevando la temperatura son capaces de abandonar el átomo para circular por la red atómica del material. En cuanto un electrón abandona un átomo, en su lugar deja un hueco que puede ser ocupado por otro electrón que estaba circulando por la red. Los materiales semiconductores más conocidos son: Silicio (Si) y Germanio (Ge), los cuales poseen cuatro electrones de valencia en su último nivel. Por otra parte, hay que decir que tales materiales forman también estructura cristalina. Hay que destacar que, para añadir energía al material semiconductor, además de calor, también se puede emplear luz. Semiconductores Tipo P Y Tipo N Cuatro de los cinco electrones del átomo de arsénico se unirán a los correspondientes electrones de los cuatro átomos de silicio vecinos, y el quinto quedará inicialmente libre, sin una posible unión, y por tanto se convertirá en un portador de corriente. A este tipo de impurezas que entregan electrones portadores (negativos) se los denomina donadores o del tipo «n». En un semiconductor con impurezas del tipo n, no sólo aumenta el número de electrones sino que también la cantidad de huecos disminuye por debajo del que tenía el semiconductor puro. La causa de esta disminución se debe a que una parte de los electrones libres llena algunos de los huecos existentes. Si al semiconductor puro de silicio se le añade algún tipo de impureza que tenga tres electrones externos, solo podrá formar tres uniones completas con los átomos de silicio, y la unión incompleta dará lugar a un hueco. Este tipo de impurezas proporcionan entonces portadores positivos, ya que crean huecos que pueden aceptar electrones; por consiguiente son conocidos con el nombre de aceptores, o impurezas del tipo «p». Se denomina semiconductor puro aquél en que los átomos que lo constituyen son todos del mismo tipo, es decir no tiene ninguna clase de impureza. PROPIEDADES ELECTRICAS Material sólido o líquido capaz de conducir la electricidad mejor que un aislante, pero peor que un metal. La conductividad eléctrica, que es la capacidad de conducir la corriente eléctrica cuando se aplica una diferencia de potencial, es una de las propiedades físicas más importantes. Ciertos metales, como el cobre, la plata y el aluminio son excelentes conductores. Por otro lado,

ciertos aislantes como el diamante o el vidrio son muy malos conductores. A temperaturas muy bajas, los semiconductores puros se comportan como aislantes. Sometidos a altastemperaturas, mezclados con impurezas o en presencia de luz, la conductividad de los semiconductores puede aumentar de forma espectacular y llegar a alcanzar niveles cercanos a los de los metales. Las propiedades de los semiconductores se estudian en la física del estado sólido. APLICASIONES DE MATERIALES SEMICONDUCTORES Se han desarrollado muchos dispositivos electrónicos utilizando las propiedades de transporte de los semiconductores; el uso de semiconductores en la industria electrónica ha aumentado de forma importante. Así, veremos algunas de las más importantes: * Termistores: se basan en la propiedad de que la conductividad depende de la temperatura para medir dicha temperatura. También se usan en otros dispositivos, como en alarmas contra incendio. * Transductores de presión: al aplicar presión a un semiconductor, los átomos son forzados a acercarse, el gap de energía se estrecha y la conductividad aumenta. Midiendo la conductividad, se puede conocer la presión que actúa sobre ese material. * Rectificadores (dispositivos de unión tipo p-n): se producen uniendo un semiconductor tipo n con otro tipo p, formando una unión tipo p-n. Los electrones se concentran en la unión tipo n y los huecos en la unión p. El desequilibrio electrónico resultante crea un voltaje a través de la unión. * Transistores de unión bipolar: un transistor se puede usar como interruptor o como amplificador. El transistor de unión bipolar (BJT), se suele utilizar en unidades de procesamiento central de computadoras por su rápida respuesta a la conmutación. * Transistores de efecto de campo: utilizado frecuentemente para almacenar información en la memoria delos ordenadores. El transistor de efecto de campo (FET), se comporta de forma algo distinta a los de unión bipolar. MATERIALES AISLANTES Características de materiales aislantes Los materiales aislantes tienen la función de evitar el contacto entre las diferentes partes conductoras (aislamiento de la instalación) y proteger a las personas frente a las tensiones eléctricas (aislamiento protector) La mayoría de los no metales son apropiados para esto pues tienen resistividades muy grandes. Esto se debe a la ausencia de electrones libres. Los materiales aislantes deben tener una resistencia muy elevada, requisito del que pueden deducirse las demás características necesarias. Para ello se han normalizado algunos conceptos y se han fijado los procedimientos de medidas. Aislamiento eléctrico El aislamiento eléctrico se produce cuando se cubre un elemento de una instalación eléctrica con un material que no es conductor de la electricidad, es decir, un material que resiste el paso de la corriente a través del elemento que recubre y lo mantiene en su trayectoria a lo largo del conductor. Dicho material se denomina aislante eléctrico.

El aislamiento eléctrico se produce cuando un alambre eléctrico de un motor, generador, interruptor, transformador o cable, está cubierto cuidadosamente con alguna forma de aislación eléctrica. El alambre de cobre o aluminio es buen conductor de corriente y le entrega potencia a los equipos, mientras que el aislamiento es justamente opuesto a un conductor, es decir, debe resistir la corriente y mantenerlo en su trayectoria a lo largo del conductor. Podríamos decir que el aislamiento eléctrico es similar a una cañería conagua. La presión que le da la bomba de agua, ocasiona un y flujo de agua a lo largo de la cañería, y si ésta tuviese una fuga se perdería tanto líquido como presión. Aplicando la famosa Ley de Ohms, en electricidad, el voltaje es similar a la presión que la bomba ejerce en la cañería. El voltaje hace que la electricidad fluya a lo largo de los alambres de cobre. Al igual que la cañería de agua ejerce una cierta resistencia al flujo, el aislamiento ejerce esta resistencia, pero ésta es mucho menor a lo largo del alambre. Un buen aislamiento es el que no se deteriora al aumentar el voltaje y por ende, la corriente, obteniéndose una resistencia alta, la cual se debe mantener en el tiempo. Esto se visualiza al realizar mediciones periódicas y estudiando la tendencia que provoca que un aislamiento se deteriore. Entre los elementos que deterioran el aislamiento, podríamos mencionar daños mecánicos, vibraciones, calor, frío excesivo, suciedad, aceite, vapores corrosivos y humedad. En distintos grados, estos elementos son enemigos del aislamiento, y se combinan con el esfuerzo eléctrico existente. Conforme se desarrollen picaduras o grietas en el aislamiento, la humedad y materiales extraños penetran favoreciendo el camino más fácil para la fuga de corriente, ocasionando en ese punto una menor resistencia. Una vez que comienza este deterioro del aislamiento, los distintos enemigos tienden a ayudarse entre sí favoreciendo una pérdida de corriente excesiva a través de la capa aislante. Aislamiento térmico Cuando se habla de aislamiento térmico generalmente se piensa en el uso de materiales con una elevada resistencia térmica (o dicho en otros términos,un bajo nivel de conductancia), con los cuales se busca reducir el flujo de energía a través de los cerramientos. Sin embargo existe otro tipo de aislamiento, el reflectante, que funciona reduciendo el flujo de calor radiante. Algunos autores incluso señalan un tercer tipo de aislamiento, llamado capacitivo, si bien éste se explica mejor en términos de masa térmica. Entre las principales funciones de los materiales aislantes se encuentran las siguientes: * Minimizar el paso de calor a través de los cerramientos, reteniendo el calor en el interior de los edificios (aislamiento del frío) o evitando su ingreso (aislamiento del calor). * Controlar las temperaturas superficiales de los cerramientos, manteniéndolas suficientemente altas para evitar las condensaciones, o suficientemente bajas

para evitar elevadas temperaturas radiantes interiores. * Modificar la inercia térmica de los cerramientos. En este caso los materiales aislantes generalmente se usan en combinación con materiales de elevada masa térmica. El comportamiento del cerramiento será muy diferente si la capa aislante se ubica hacia el interior o el exterior. Los átomos de los no conductores o aislantes tienen en cambio su capa exterior completa o casi completa, haciendo que sus electrones sean muy estables y difícil de hacerlos saltar de sus órbitas. La mayor parte de los aislantes tienen una composición semejante al cristal o al caucho. Sin embargo, ningún material es totalmente aislante, ya que una fuerza suficientemente potente puede romper las ligaduras de que hablamos y hacerlo conductor.. Los átomos de los aislantes o no conductores tienen su capa exterior completa o casicompleta Propiedades eléctricas. -Resistividad de paso PD. Es la resistencia que presenta un cubo de 1 cm de arista. -Resistencia superficial y resistencia a las corrientes de fugas. En altas tensiones pueden aparecer corrientes eléctricas como consecuencia de depósitos sobre la superficie de los aislantes. Al cabo de un cierto tiempo la corriente podría atacar a estos materiales. Precisamente los plásticos son muy sensibles a ello, pues al ser sustancias orgánicas contienen carbono. -Rigidez dieléctrica ED en kV / mm. Se mide la tensión a la que se produce una descarga disruptiva entre dos electrodos. La rigidez dieléctrica no es una magnitud lineal, sino que depende de una serie de factores -Permisividad relativa Er. Es importante que la permisividad relativa de los aislantes sea pequeña, pero por otro lado los aislantes empleados como dieléctricos en los condensadores deberán presentar una gran permisividad. Además para poder valorar las propiedades del material debe saberse en qué forma depende Er de la frecuencia. -Comportamiento electroestático. La carga electrostática es posible debido a las altísimas resistencias de los plásticos. Junto a las propiedades eléctricas ya citadas los aislantes deben reunir también una serie de requisitos térmicos mecánicos químicos y tecnológicos que dependen de los fines para los que se destinen. APLICACIONES DE MATERIALES AISLANTES Los Materiales Aislantes se usan en la construcción para la protección de la obra arquitectónica, de sus envolventes; logrando así, disminuir los peligros de incendio. Los efectos del calor y del frío, los ruidos inevitables y evitar la humedad. Con ello se busca lograrel Confort Humano. Debemos recordar que todos los materiales presentan algún comportamiento específico ante el calor, el agua, el fuego ó el ruido.

MATERIALES SUPERCONDUCTORES ¿QUE ES LA SUPERCONDUCTIVIDAD? Efecto Meissner Para entender lo que se oculta tras ese nombre debemos intentar recordar algunos conceptos básicos. Los metales son materiales que conducen bien el calor y la electricidad, y que cuando una corriente eléctrica circula por un hilo conductor, éste se calienta, como ocurre con las estufas y calentadores eléctricos. El fenómeno descrito, conocido como efecto Joule, se debe a que los metales presentan cierta resistencia al paso de la corriente eléctrica por su interior, ya que cuando se mueven, chocan con los átomos del material que están vibrando. En un material superconductor esto no ocurre, estos materiales no ofrecen ninguna resistencia al paso de la corriente eléctrica continua por debajo de una cierta temperatura. Los electrones se agrupan en parejas interaccionando con los átomos del material de manera que logran sintonizar su movimiento con el de los átomos, desplazándose sin chocar con ellos MATERIALES SUPER CONDUCTORES Un material superconductor no solamente no presenta resistencia al paso de corriente, sino que también tiene otra propiedad importante que es su capacidad para apantallar un campo magnético. Si enfriamos el superconductor por debajo de su temperatura crítica y lo colocamos en presencia de un campo magnético, éste crea corrientes de apantallamiento capaces de generar un campo magnético opuesto al aplicado. Esto ocurre hasta que el campo magnético alcanza un valor, llamado campo crítico, momento en el que el superconductor deja de apantallar el campo magnético y el material transita a su estado normal En el siguiente esquema se muestran las líneas de campo magnético, y como éstas se desvían al llegar al superconductor, el conocido efecto Meissner. Aplicaciones de materiales superconductores La producción de grandes campos magnéticos: Un ejemplo de la aplicación de estos grandes campos magnéticos son los equipos de resonancia magnética que se utilizan en investigación y los comúnmente utilizados en los hospitales Conducir corriente eléctrica sin pérdidas: Los superconductores permiten conducir la corriente eléctrica sin pérdidas, por lo que pueden transportar densidades de corriente por encima de 2000 veces lo que transporta un cable de cobre. Si contásemos con generadores, líneas de transmisión y transformadores basados en superconductores, obtendríamos un gran aumento de la eficiencia, con el consecuente beneficio medioambiental que supondría el ahorro de combustible, así como su idoneidad para ser utilizado junto con energías alternativas También podemos encontrar materiales superconductores en dispositivos electrónicos. Entre ellos destacan los llamados SQUIDS, con los que podemos detectar campos magnéticos inferiores a una mil millonésima partes del campo

magnético terrestre. Entre otras aplicaciones, se están desarrollando con ellos estudios geológicos, o incluso encefalogramas sin necesidad de tocar la cabeza del enfermo Conclusiones * Un conductor es un material a través del cual se transfiere fácilmente la carga. * Un aislante es un material que se resiste al flujo de carga. * Un semiconductor es un materialintermedio en su capacidad para transportar carga. * Un semiconductor tipo N contiene impurezas donadoras y electrones libres. * Un semiconductor tipo P está formado por átomos aceptores y por huecos faltantes de electrones. * Los tipos de aislantes son dos: Eléctricos y Térmicos. * CONDUCTORES: Son aquellos con gran número de electrones en la Banda de Conducción, es decir, con gran facilidad para conducir la electricidad (gran conductividad). Todos los metales son conductores, unos mejores que otros. * SEMICONDUCTORES: Son materiales poco conductores, pero sus electrones pueden saltar fácilmente de la Banda de Valencia a la de Conducción, si se les comunica energía exterior. Algunos ejemplos son: el Silicio, el Germanio, el Arseniuro de Galio; principalmente cerámicos. * AISLANTES O DIELECTRICOS: Son aquellos cuyos electrones están fuertemente ligados al núcleo y por tanto, son incapaces de desplazarse por el interior y, consecuentemente, conducir. Buenos aislantes son por ejemplo: la mica, la porcelana, el poliéster; en lo que integran una gran cantidad de materiales cerámicos y materiales polímeros. * Un material superconductor no solamente no presenta resistencia al paso de corriente, sino que también tiene otra propiedad importante que es su capacidad para apantallar un campo magnético. Bibliografía es.wikipedia.org/wiki/Aislamiento eléctrico www.monografias.com › Ingeniería es.wikipedia.org/wiki/Superconductividad www.mitecnologico.com/Main/MaterialesSemiconductores www.mailxmail.com ›... › Introducción a la Ciencia de los Materiales html.rincondelvago.com/materiales-aislantes_1.html www.monografias.com › Física